有点惊艳！从2020迪拜世博会的Prusa自动化农场系统AFS看未来制造

导读：在2020迪拜世博会上，3D打印技术已经成了一道奇特的风景线。3D打印大卫像、3D打印混凝土场馆还有3D打印便捷商店已经让游客们啧啧称奇了。那么，看看Prusa的3D打印自动化农场，你可能会更惊讶！

据Prusa描述，这家公司正在总部布拉格运营了一个可能会是目前世界上最大的超大型的3D打印农场。600台3D打印机24/7全天候运行，为新机器生产塑料零件。提起农场这一概念，人们脑海里通常会冒出一排排瓦房或者屋棚。但，这是3D打印农场。

△AFS

Prusa似乎一直在致力于实现生产自动化，但真正的改变大约发生在三年前。那是，他们收到一份代表捷克参加2020年迪拜世博会的邀请，展示“下一代”技术。于是，自动化农场系统（AFS）就这样诞生了。

Prusa Pro AFS – 自动化农场系统

在迪拜世博会展出的AFS由34台全新原装Prusa打印机组成，尽管这些机器不是Prusa最新发布的Original Prusa XL，但采用的也是CoreXY结构的机型并共享某些功能和技术。Prusa解释说，这是为了高效利用打印场的空间。他们将整个场看作一个类似于具有热插拔功能的计算机服务器机架，当打印机需要维修时，只需将其滑出并放置一台新打印机即可。

△迪拜的农场由34台新CoreXY Original Prusa 3D打印机组成

当然，仅仅这样依然不能称之为自动化。因此，Prusa开发了一款新软件Prusa Connect来控制整个农场：当进行打印任务时，它会自动找到最适合作业的机器（例如，一台刚刚完成打印且尚未完全冷却的机器，这样恢复到工作温度将更快更高效）。

△回收区的3D打印雪花

而且Prusa Connect会跟踪所有打印作业、统计数据、剩余时间以及其他关键设置和数据。打印完成后，软件会自动命令机械臂抬起打印床并移向收集区。模型将在那里与床分离，传送到收集箱。然后打印床将会原路送回到打印机。

为了进一步测试这款软件，Prusa发布了软件的封闭式Beta测试版，有兴趣的小伙伴可以通过链接进行下载：https://connect.prusa3d.com/。

个性化批量制造之路

3D打印农场这个概念最早是由西安曲率数字科技提出，他们研发了一套名叫OCEAN Farm的系统，通过云端联网，统一操控多台设备，实现3D打印机的高效运作。这项技术在2015年10月的首届Ignite China微软技术大会上亮相，曾被当做“中国智造”的典范被广泛报道。

△通过互联网集中控制，可以不同机器打印同一件物体或不同物体

2017年，Stratasys 在日本展出了一款由9台双喷头FDM（一个喷头打印支撑结构、另一个打印模型本身） 组成一个矩阵打印机，来实现小批量生产制造。

△Stratasys在日本工业展的3D打印机农场

而这种类型的机柜逐渐被发展成了一套自动化打印机组系统，特别是Mosaic Manufacturing在2021年4月份发布的Array自动系统。这款机柜由4台打印机组成，利用机器人系统自动拆除和更换打印台。然而，这种机柜模式的小型“农场”虽然看着很惊艳，但是灵活性不足。不能根据用户喜好随意增加或减少3D打印单元的数量。

△Array自动化拆除和更换打印台

无独有偶，树脂3D打印机制造商Formlabs也于2017年使用他们的Form 2 SLA 3D打印机和机械臂展示了一个自动化打印农场概念，利用机械臂移动带有完整零件的构建板。然而，该系统在那以后似乎石沉大海，目前还不清楚该公司是否仍然计划以这种方式发布新产品。

△Formlabs农场

到了2019年，BCN3D展示了一个真正规模化的3D打印农场，由63台桌面机独立双头打印机组成。而这似乎也成为了Prusa的AFS的基本模式。在迪拜世博会上，游客通过使用触摸屏平板电脑操控全场的34台打印机，选择并生成独特的雪花设计，然后用荧光塑料打印出来。而这些雪花可以组装起来，作为展览上动态增长的雕塑中。

△BCN3D的3D打印农场，63台桌面机独立双头打印

如何组建自己的3D农场？

3D打印农场自概念创建以来至今已经五六年了，但是真正意义上完成大规模组建计划的农场却仍然寥寥无几，也似乎只有Prusa成功组建了上百台机器规模的农场。在疫情之前，3D打印农场系统相比于传统制造的流水线或许尚有不足。但是放眼现在，这似乎成了一个潮流。

△保持一个3D打印生态系统是最简单的

无论是何种打着“超快”旗号的3D打印系统，人们始终需要等上几小时到几十小时才能完成打印作业。而这，为大规模批量制造带来了难题。为了实现量产，一家3D打印服务商或者工厂需要至少上百台3D打印机完成批量制造的任务。因此，一套自动化系统是现代甚至未来3D打印工厂的必须品，例如OCEAN Farm、Prusa Connect等其他自动化软件系统，以及可搭配使用的机械臂或者机器人系统。

△自动化农场系统

在3D打印机选择上也要考虑机器的兼容性、可靠性、成本和输出容量。Prusa能够实现同时控制600台3D打印的“壮举”，最大因素是因为它的开源性。而为了更高效地利用空间，Prusa选用CoreXY结构的打印机也使得机械臂能够通过阵列形式更精准地定位单个打印单元。另外，虽然市面上兼容性好、可开源的3D打印机型很多，为了避免不必要的麻烦，保持尽可能少地使用不同品牌和型号的打印机能够更好地实现可重复性。南极熊想，这可能就是Formlabs至今没有想好如何在树脂3D打印机阵列中更好地完善这一操作的原因吧。

△Next3D Farm

在2020年，Next3D在埃塞俄比亚的Addis Ababa开设了一个3D打印农场，为当地企业和游客提供各种服务。例如旅游景点建筑模型、3D建模以及按需打印原型和促销品。据了解，这座小型农场共有30台打印机，由22台Prusa i3 MK3S，2台Creality CR-10，2台Creality CR-20，2台Anycubici3 Mega和2台Creality Ender 3组成。Next3D称在建立初期，Next3D Farm尚未达到满载负荷，平均有10台机器处于运行状态。

制造业的未来？

Prusa将我自动化3D打印农场视为制造业的未来，尤其是小批量生产。因为几乎不需要维护，操作简单易学，农场管理软件能够完成大部分人工操作，降低了成本。与机械加工或其他减材技术相比，3D打印从环境方面实现了减少浪费。另外，本地制造也能在一定程度上减少运输成本。

△ 3D打印雪花

虽然这种3D打印农场目前尚未普及，不过南极熊也根据反馈列举了一些可以推广农场系统的地点：

• 学校：学生可根据兴趣或者课题要求将模型发送到队列中，主管可以查看并批准发送到农场打印队列。
• 大型工程公司：可提高研发效率。
• 维修公司：减少零件库存，实现按需生产。
• 小型工作室：实现内部小批量制造。
• 自动化按需打印服务提供商：在线订单，本地生产。
  

△雪花雕塑

目前，尽管全球已经有相当多的不同规格的小型3D打印农场形态，Prusa的目标似乎更大。只是因为疫情原因，全球零件短缺问题尚未缓解。PrusaPro AFS尚未准备好全面投入生产，仅在当地运行并测试。不过，Prusa也发表了态度，计划在2022年向客户交付第一批产品。尽管价格尚未确定，但会根据农场规模而有所不同。对于更大的农场，Prusa的目标是每台打印机+服务合同3000美元（约1.9万人民币）。

参考阅读：

1. The Future of Manufacturing in Dubai: The first look atour Automated Farm System
2. ABOUT THE EXHIBIT
3. Prusa Connect
4. What We Learned from Prusa’s AFS Reveal
5. Prusa Research Unveils the Prusa Pro Automated FarmSystem
6. PRUSA PRO AFS - Automated Farm System: Presenting theFuture of Manufacturing on EXPO 2020 in Dubai
7. Introducing Form Cell
8. 3D Printer Farm: How to Get Up and Running
9. 多材料，多设备，自动化！MOSAIC推出系列FFF 3D打印阵列：Array, Element,Palette 3
10. 批量个性化制造来了，Stratasys在日本工业展曝光3D打印机农场
11. 个性化批量，3D打印农场是怎么一回事？
12. BCN3D打印的3D打印农场，63台桌面机独立双头打印
13. 3D打印大卫像亮相2020年迪拜世博会
14. WASP与迪奥合作在迪拜世博会上3D打印出可持续发展的便捷商店
15. 迪拜王储批准在2020 年迪拜世博会场馆建立首个3D打印区
16. Prusa Research发布CoreXY结构、5打印头3D打印机OriginalPrusa XL，开启预购